(57)【要約】【課題】  現像手段からのトナーの噴き出し等を確実に防止することができるとともに、現像バイアスの制御範囲が制限されている場合であっても、各色の濃度バランスを安定させることができ、プロセスブラックの色味の変化を抑えたり、画像の再現性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】  第一の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第一の目標濃度との差に基づいて、第一の算出手段によって算出された画像形成条件が、所定の範囲を越えている場合に、第二の目標濃度を変更するように制御する制御手段を設けるように構成して課題を解決した。【選択図】  図１
2006017918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に第一および第二の基準トナー像を形成する形成手段と、
前記第一および第二の基準トナー像の光学濃度を検出する濃度検出手段と、
前記第一の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第一の目標濃度との差に基づいて画像形成条件を算出する第１の算出手段と、
前記第二の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第二の目標濃度との差に基づいて二成分現像手段への現像剤の補給量を算出する第２の算出手段と、を備えた二成分現像剤を用いた画像形成装置において、
前記第一の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第一の目標濃度との差に基づいて、前記第一の算出手段によって算出された画像形成条件が、所定の範囲を越えている場合に、前記第二の目標濃度を変更するように制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第一の基準トナー像は、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスによって現像し、前記第二の基準トナー像は、直流バイアスのみからなる現像バイアスによって現像することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
互いに異なった色の画像を形成する複数の画像形成ユニットを備え、各画像形成ユニットによって形成された互いに異なった色の画像を、少なくとも１つの中間転写体を介して記録媒体上に重ね合わせた状態で転写することにより、画像を形成する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記第一の算出手段によって算出された各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値を算出するとともに、当該各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値が、所定の範囲を越えている場合に、前記第二の目標濃度を変更するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
互いに異なった色の画像を形成する複数の画像形成ユニットを備え、各画像形成ユニットによって形成された互いに異なった色の画像を、少なくとも１つの中間転写体を介して記録媒体上に重ね合わせた状態で転写することにより、画像を形成する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記第一の算出手段によって算出された各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値を算出するとともに、当該各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値を基準として、前記各画像形成ユニットの画像形成条件が所定の範囲を越えている場合に、前記第二の目標濃度を変更するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第二の目標濃度を変更する際に、前回の第二の基準トナー像の検出結果を基準にして、当該第二の目標濃度の変更範囲を一定の範囲内に制限するように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記画像形成条件の平均値を判別する所定の範囲を、環境条件に応じて決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置に関し、更に詳しくは二成分現像剤を用いた画像形成装置において、二成分現像剤のトナー濃度を長期にわたって安定して制御することを可能としたトナー濃度制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００２−１６２７９５号公報
【特許文献２】特開平１０−３９５５５号公報
【０００３】
従来、この種の電子写真方式を採用したプリンターや複写機等の画像形成装置においては、像担持体としての感光体ドラムの表面を帯電器によって所定の電位に帯電した後、画像情報に応じて画像露光を施して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置によって顕像化することによりトナー像として、当該トナー像を直接転写用紙上に転写定着したり、中間転写体を介して転写用紙上に転写定着することで、画像を形成するように構成されている。
【０００４】
ところで、かかる画像形成装置における画像形成動作は、画像形成条件を設定する画像濃度制御、印字、規定枚数印字後におけるトナー濃度制御というサイクルで実行され、トナー濃度制御動作によって、次回以降の画像形成時において、トナーを補給する際の補給トナー量の増減が決定される。
【０００５】
また、上記画像濃度制御動作では、第一の基準トナー像を形成して、当該第一の基準トナー像の濃度を検知し、目標値との差分に応じて現像バイアスや露光量等の画像形成条件を変更するように構成されている。このとき、上記第一の基準トナー像を現像装置によって現像する際には、通常の画像形成時に用いられる交流成分が重畳された現像バイアスが用いられる。
【０００６】
一方、上記トナー濃度制御動作では、第二の基準トナー像を形成して、当該第二の基準トナー像の濃度を検知し、目標値との差分に応じてトナーの補給量を制御するように構成されている。このとき、上記第二の基準トナー像を現像装置によって現像する際には、直流成分のみからなる現像バイアスが用いられる。このように、第二の基準トナー像を現像する際に、直流成分のみからなる現像バイアスを用いる理由は、現像剤のトナー濃度に対する第二基準トナー像のパッチ濃度の感度が、交流成分を重畳した現像バイアスを印加した場合に比べて高いからである。
【０００７】
しかし、上述したトナー濃度制御動作では、第二の基準トナー像を現像する際に、直流成分のみからなる現像バイアスを用いているため、第二の基準トナー像の濃度が、現像装置の現像スリーブ上における現像剤量の影響を受け易いという難点を有している。例えば、現像剤中のトナー濃度が十分高いにもかかわらず、現像装置の現像スリーブの表面粗さが経時的に減少するなどして、当該現像スリーブ上に担持される現像剤の量が減少すると、直流成分のみからなる現像バイアスを印加した場合には、第二の基準トナー像の濃度が、現像剤量が減少した影響を受けて薄くなり、トナー濃度が高いにもかかわらず、更にトナーを補給する動作が行われることになる。その結果、現像剤中のトナー濃度が増加すると、相対的に現像剤中のキャリアの量が減少して、現像スリーブに対する磁気的な付着力が減少するため、現像スリーブ上の現像剤量が更に減少してしまう傾向がある。その結果、更に第二の基準トナー像の濃度が薄くなって、トナーを補給する動作が継続して行われるという悪循環に陥る虞れがあり、現像装置からのトナー噴き出し等を招くという問題点を有していた。
【０００８】
そこで、このようなトナー濃度の異常な上昇に伴う現像装置からのトナーの噴き出しを防止する技術としては、例えば、特開２００２−１６２７９５号公報に開示されたものが既に提案されている。また、関連する技術として、特開平１０−３９５５５号公報に開示されたものが既に提案されている。
【０００９】
この特開２００２−１６２７９５号公報に係る画像形成装置は、同一色のトナーによって少なくとも２種類以上の異なる現像バイアス電圧を用いて複数の画像濃度調整用のトナー像を作像し、前記複数の画像濃度調整用トナー像の濃度を濃度測定手段により測定して、前記濃度測定手段の測定結果に応じて二成分現像手段のトナー濃度を調整する画像形成装置において、前記複数の画像濃度調整用トナー像のうち、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、前記二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを検知する制御手段を備えるように構成したものである。
【００１０】
上記特開２００２−１６２７９５号公報に係る画像形成装置では、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを制御手段によって検知し、トナーの供給を制限又は停止することにより、現像手段からのトナー噴き出し等を防止するようになっている。
【００１１】
また、上記特開平１０−３９５５５号公報に係る画像形成装置は、記録材上に第１のパターンを形成する第１形成手段と、前記第１のパターンの濃度を検出する第１検出手段と、前記第１検出手段によって検出された濃度に基づいて可視画像形成時の処理内容を設定する第１制御手段と、像但持体上に第２のパターンを形成する第２形成手段と、前記第２のパターンの濃度を検出する第２検出手段と、前記第２検出手段によって検出された濃度に基づいて可視画像形成時の処理を制御する第２制御手段と、前記第１制御手段による制御結果に基づいて前記第２制御手段を調整する調整手段とを備えるように構成したものである。
【００１２】
この特開平１０−３９５５５号公報に係る画像形成装置では、第１制御手段による制御結果に基づいて第２制御手段を調整手段によって調整することにより、現像剤の変化に応じて、トナー濃度の目標値を変化させるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開２００２−１６２７９５号公報に係る画像形成装置の場合には、第１の画像濃度調整用トナー像の測定結果と、第２の画像濃度調整用トナー像の測定結果の双方から、二成分現像手段のトナー濃度が規定値以上に達したことを制御手段によって検知し、トナーの供給を制限又は停止することにより、現像装置からのトナーの噴き出しは防止できるものの、複数の現像装置を備えたフルカラーの画像形成装置の場合には、各現像装置の現像バイアスを適宜制御して各色の画像バランスを調整することができないという問題点を有していた。
【００１４】
また、上記特開平１０−３９５５５号公報に係る画像形成装置の場合には、画像の安定化を図るために、現像装置の現像条件を決定したときの現像剤の状態を維持するというものであり、現像条件決定時のトナー濃度が維持されるようにトナー濃度制御の目標値を、調整手段によって再決定するように構成したものである。
【００１５】
そのため、上記特開平１０−３９５５５号公報に係る画像形成装置の場合には、現像バイアスが一定範囲に収まるような補正は行われず、現像バイアスを自由に制御することが可能な画像形成装置に適用することはできても、現像バイアスの制御範囲が制限される画像形成装置には適用することができないという問題点を有していた。
【００１６】
更に説明すると、上記画像形成装置においては、低コスト化のために、複数の感光体ドラムの帯電電位を同一に設定する場合がある。このように、複数の感光体ドラムの帯電電位を同一に設定した場合には、クリーニング・フィールドの関係から、現像装置に印加する現像バイアスを、感光体ドラムの帯電電位に対して一定の範囲内で制御しなければならず、現像バイアスを自由に制御することができず、現像バイアスの制御範囲が制限されることになる。
【００１７】
したがって、上記特開平１０−３９５５５号公報に係る画像形成装置の場合には、画像の安定化を図るために、第１のパターンの濃度の検出結果に基づいて可視画像形成時の現像バイアス等の処理内容を決定する必要があるが、現像バイアスの制御範囲が制限されていると、第１のパターンの濃度の検出結果に基づいて可視画像形成時の現像バイアス等の処理内容を自由に決定することができず、複数の現像装置における現像濃度のバランスが崩れる虞れがあり、プロセスブラックの色味が変化したりして、画像の再現性が低下するという問題点を有していた。
【００１８】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、現像手段からのトナーの噴き出し等を確実に防止することができるとともに、現像バイアスの制御範囲が制限されている場合であっても、各色の濃度バランスを安定させることができ、プロセスブラックの色味の変化を抑えたり、画像の再現性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、
像担持体上に第一および第二の基準トナー像を形成する形成手段と、
前記第一および第二の基準トナー像の光学濃度を検出する濃度検出手段と、
前記第一の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第一の目標濃度との差に基づいて画像形成条件を算出する第１の算出手段と、
前記第二の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第二の目標濃度との差に基づいて二成分現像手段への現像剤の補給量を算出する第２の算出手段と、を備えた二成分現像剤を用いた画像形成装置において、
前記第一の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第一の目標濃度との差に基づいて、前記第一の算出手段によって算出された画像形成条件が、所定の範囲を越えている場合に、前記第二の目標濃度を変更するように制御する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
また、請求項２に記載された発明は、前記第一の基準トナー像は、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスによって現像し、前記第二の基準トナー像は、直流バイアスのみからなる現像バイアスによって現像することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００２１】
さらに、請求項３に記載された発明は、互いに異なった色の画像を形成する複数の画像形成ユニットを備え、各画像形成ユニットによって形成された互いに異なった色の画像を、少なくとも１つの中間転写体を介して記録媒体上に重ね合わせた状態で転写することにより、画像を形成する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記第一の算出手段によって算出された各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値を算出するとともに、当該各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値が、所定の範囲を越えている場合に、前記第二の目標濃度を変更するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置である。
【００２２】
又、請求項４に記載された発明は、互いに異なった色の画像を形成する複数の画像形成ユニットを備え、各画像形成ユニットによって形成された互いに異なった色の画像を、少なくとも１つの中間転写体を介して記録媒体上に重ね合わせた状態で転写することにより、画像を形成する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記第一の算出手段によって算出された各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値を算出するとともに、当該各画像形成ユニットの画像形成条件の平均値を基準として、前記各画像形成ユニットの画像形成条件が所定の範囲を越えている場合に、前記第二の目標濃度を変更するように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置である。
【００２３】
更に、請求項５に記載された発明は、前記制御手段は、前記第二の目標濃度を変更する際に、前回の第二の基準トナー像の検出結果を基準にして、当該第二の目標濃度の変更範囲を一定の範囲内に制限するように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００２４】
また、請求項６に記載された発明は、前記制御手段は、前記画像形成条件の平均値を判別する所定の範囲を、環境条件に応じて決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、現像手段からのトナーの噴き出し等を確実に防止することができるとともに、現像バイアスの制御範囲が制限されている場合であっても、各色の濃度バランスを安定させることができ、プロセスブラックの色味の変化を抑えたり、画像の再現性を向上させることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示すものであり、図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの画像形成部を示すものである。尚、図３中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。
【００２８】
このフルカラープリンター01は、図２及び図３に示すように、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム（像担持体）11, 12, 13, 14を有する画像形成ユニット1, 2, 3, 4と、これら感光体ドラム11, 12, 13, 14に接触する一次帯電用の帯電ロール（接触型帯電手段）21, 22, 23, 24と、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像に対応したレーザ光31, 32, 33, 34を照射して静電潜像を書き込む図２に示すレーザ光学ユニット（潜像書き込み手段）03と、現像装置（現像手段）41, 42, 43, 44と、上記４つの感光体ドラム11, 12, 13, 14のうちの２つの感光体ドラム11, 12に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）51及び他の２つの感光体ドラム13, 14に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）52と、上記第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）53と、この二次中間転写ドラム53に接触する最終転写ロール（転写部材）60とで、その主要部が構成されている。
【００２９】
感光体ドラム11, 12, 13, 14は、図３に示すように、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて互いに平行に配置されている。また、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52は、各回転軸が該感光体ドラム11, 12, 13, 14の回転軸に対し平行かつ所定の対称面を境界とした面対称の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間転写ドラム53は、該感光体ドラム11, 12, 13, 14と回転軸が平行であるように配置されている。
【００３０】
各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットによりラスタライジングされて図２に示すレーザ光学ユニット03に入力される。このレーザ光学ユニット03では、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が画像情報に応じて変調され、対応する色の感光体ドラム11, 12, 13, 14に照射されて静電潜像が書き込まれる。
【００３１】
上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが実行される。まず、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14としては、例えば、直径２０ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム11, 12, 13, 14は、図示しない駆動手段によって、例えば95ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で回転駆動される。上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面は、図３に示すように、接触型帯電手段としての帯電ロール21, 22, 23, 24に、約-800ＶのＤＣ電圧を印加することによって、例えば約-300Ｖ程度に帯電される。なお、上記接触型の帯電手段としては、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラシタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装置で一般に使用されている帯電ロールを採用している。また、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面を帯電させるために、この実施の形態では、ＤＣのみ印加の帯電方式をとっているが、ＡＣ＋ＤＣ印加の帯電方式を用いても良い。
【００３２】
その後、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面には、潜像書き込み手段としてのレーザ光学ユニット03によってイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像に対応したレーザ光31, 32, 33, 34が照射され、各色毎の入力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム11, 12, 13, 14は、レーザ光学ユニット03で静電潜像が書き込まれた際に、その画像露光部の表面電位は-60 Ｖ以下程度にまで除電される。
【００３３】
また、上記感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置41, 42, 43, 44によって反転現像され、感光体ドラム11, 12, 13, 14上にイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として可視化される。
【００３４】
この実施の形態では、現像装置41, 42, 43, 44として、磁気ブラシ接触型の二成分現像方式を採用しているが、この磁気ブラシ接触型に限定されるものではなく、二成分現像方式であれば、他の現像方式においてもこの発明を充分に適用することができることは勿論である。
【００３５】
現像装置41, 42, 43, 44には、それぞれ色の異なったイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色のトナーと、キャリアからなる二成分現像剤が充填されている。これらの現像装置41, 42, 43, 44は、図２に示すトナーカートリッジ04Y,04M,04C,04K からトナー若しくは二成分現像剤が補給されると、この補給されたトナー等は、図３に示すように、オーガー404 で充分にキャリアと攪拌されて負極性に摩擦帯電される。現像ロール401 の内部には、複数の磁極を所定の角度に配置したマグネットロール  （不図示）が固定した状態で設けられている。この現像ロール401 に現像剤を搬送するパドル403 によって、当該現像ロール401 の表面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材402 によって現像部に搬送される量が規制される。この実施の形態では、上記現像剤の量は、30〜50ｇ／ｍ2 であり、また、このとき現像ロール401 上に存在するトナーの帯電量は、概ね-20 〜-35 μＣ／g 程度である。
【００３６】
上記現像装置41, 42, 43, 44で使用されるトナーとしては、次式で規定される形状係数ＭＬＳ２が１００〜１４０、例えば、ＭＬＳ２＝１３０程度のもので、平均粒径が３μｍ〜１０μｍの所謂" 球形トナー" が用いられるが、他のトナーを使用しても勿論良い。
ＭＬＳ２＝｛（トナー粒子の絶対最大長）×２）｝
／｛（トナー粒子の投影面積）×π×１／４×１００｝
【００３７】
上記現像ロール401 上に供給されたトナーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとトナーで構成された磁気ブラシ状となっており、この磁気ブラシが感光体ドラム11, 12, 13, 14と接触している。この現像ロール401 にＡＣ＋ＤＣの現像バイアス電圧を印加して、現像ロール401 上のトナーを感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成された静電潜像に現像することにより、トナー像が形成される。この実施の形態では、現像バイアス電圧として、交流成分が4 ｋＨｚ、1.5 ｋＶppで、直流成分が-230Ｖ程度のものが用いられるが、当該現像バイアス電圧等の画像形成条件は、後述するように制御される。
【００３８】
次に、上記各感光体ドラム11, 12, 13, 14上に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52上に、静電的に一次転写される。感光体ドラム11, 12上に形成されたイエロー（Ｙ）及びマジェンタ（Ｍ）色のトナー像は、第１の一次中間転写ドラム51上に、感光体ドラム13, 14上に形成されたシアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）色のトナー像は、第２の一次中間転写ドラム52上に、それぞれ転写される。従って、第１の一次中間転写ドラム51上には、感光体ドラム11または12のどちらから転写された単色像と、感光体ドラム11及び12の両方から転写された２色のトナー像が重ね合わされた二重色像が形成されることになる。また、第２の一次中間転写ドラム52上にも、感光体ドラム13,14 から同様な単色像と二重色像が形成される。
【００３９】
上記第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上に感光体ドラム11,12,13,14 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250〜+500Ｖ程度である。この表面電位は、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。この雰囲気温度や湿度は、図２に示すように、雰囲気温度及び湿度を検出する環境センサ305 によって検出される。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜-35 μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位は、+380Ｖ程度が望ましい。
【００４０】
この実施の形態で用いる第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、例えば、外径が42ｍｍに形成され、抵抗値は１０8 Ω程度に設定される。第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝102 〜103 Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層（Ｒ＝105 〜109 Ω）として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性であり、高離型層の抵抗値がＲ＝105 〜109 Ω程度であり、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定されない。
【００４１】
このように第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52上に形成された単色又は二重色のトナー像は、二次中間転写ドラム53上に静電的に二次転写される。従って、二次中間転写ドラム53上には、単色像からイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色の四重色（プロセスブラック）像までの最終的なトナー像が形成されることになる。
【００４２】
この二次中間転写ドラム53上へ第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 からトナー像を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600〜+1200 Ｖ程度である。この表面電位は、感光体ドラム11, 12, 13, 14から第１の一次中間転写ドラム51及び第２の一次中間転写ドラム52へ転写するときと同様に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差であるので、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位に応じた値に設定することが必要である。上述のように、トナーの帯電量が-20 〜-35 μＣ／g の範囲内にあり、常温常湿環境下であって、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位が+380Ｖ程度の場合には、二次中間転写ドラム53の表面電位は、+880Ｖ程度、つまり第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と二次中間転写ドラム53との間の電位差は、+500Ｖ程度に設定することが望ましい。
【００４３】
この実施の形態で用いる二次中間転写ドラム53は、例えば、外径が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 と同じ42ｍｍに形成され、抵抗値は１０11Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写ドラム53も第１、第２の一次中間転写ドラム51, 52と同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはＦｅやＡｌ等からなる金属製コアとしての金属パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴム層（Ｒ＝102 〜103 Ω）が、厚さ0.1 〜10mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム53の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μｍの高離型層として形成し、シランカップリング剤系の接着剤（プライマ）で接着されている。ここで、二次中間転写ドラム53の抵抗値は、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二次中間転写ドラム53が第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 を帯電してしまい、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位の制御が難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特に材料は限定されない。
【００４４】
次に、上記二次中間転写ドラム53上に形成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像は、最終転写ロール60によって、用紙搬送路を通る転写用紙Ｐ上に３次転写される。この転写用紙Ｐは、図２に示すように、給紙カセット05から紙送り工程を経てレジストローラ90を通過し、二次中間転写ドラム53と最終転写ロール60のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、転写用紙Ｐ上に形成された最終的なトナー像は、定着器70によって熱及び圧力で定着され、フルカラープリンター01の上部に設けられた排出トレイＴ上に排出され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００４５】
最終転写ロール60は、例えば、外径が20ｍｍに形成され、抵抗値は１０8 Ω程度に設定される。この最終転写ロール60は、金属シャフトの上にウレタンゴム等からなる被覆層を設け、その上に必要に応じてコーティングを施して構成されている。最終転写ロール60に印加される電圧は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類（抵抗値等）等によって最適値が異なり、概ね+1200 〜+5000 Ｖ程度である。この実施の形態では、定電流方式を採用しており、常温常湿環境下で約+6μＡの電流を通電して、ほぼ適正な転写電圧(+1600〜+2000 Ｖ) を得ている。
【００４６】
ところで、上記の如く構成されるフルカラープリンター01では、上述したような一連の転写工程において、各転写工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン放電や電荷注入により、（−）帯電している像中の正規極性トナーの一部が逆極性の（＋）帯電トナーとなることがある。この（＋）帯電トナーは、転写電荷によって次工程へ転写されずに、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電位が高い帯電ロール21, 22, 23, 24に付着して堆積する。これら帯電ロール21, 22,23, 24 のトナーが付着した部分は、放電が活発となり、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位が高くなる傾向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位にムラが生じることになる。感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位にムラが生じると、静電潜像を形成させるために当該感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面に画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしまい、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことになる。
【００４７】
そこで、このような帯電ロール21, 22, 23, 24に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この実施の形態では、印字動作前、印字動作後、連続印字時の所定枚数毎など、所定のタイミングで以下のようなクリーニング動作を実行するように構成されている。
【００４８】
このクリーニング動作では、帯電ロール21, 22, 23, 24、感光体ドラム11, 12, 13, 14、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 、二次中間転写ドラム53、最終転写ロール60に、最終転写ロール60が最もマイナス電位が高くなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加することによって、印字動作中に、帯電ロール21, 22, 23, 24に付着堆積した逆極性の（＋）帯電トナーを、最終転写ロール60まで順々に転写して移動し、最終転写ロール60に接触して設けたブレードなどの最終クリーニング部材801 を含んだクリーニング装置80によって回収する。
【００４９】
この実施の形態では、帯電ロール21, 22, 23, 24の表面電位を０Ｖ、感光体ドラム11, 12, 13, 14の表面電位を-300Ｖ、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 の表面電位を-800Ｖ、二次中間転写ドラム53の表面電位を-1300 Ｖ、最終転写ロール60の表面電位を-2000 Ｖに設定している。この電位勾配は、各部材の金属部（シャフト、パイプ）に電圧を給電する方式によって得ているが、例えば、第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 又は二次中間転写ドラム53などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そのような方法をとっても良い。このようなマイナス印加クリーニングモード、つまり逆極性の（＋）帯電トナー回収モードによって帯電ロール21, 22, 23, 24に付着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【００５０】
なお、必要に応じて、通常の（−）極性に帯電したトナーであって、感光体ドラム11, 12, 13, 14や第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 、及び二次中間転写ドラム53の表面に残留したトナーを、同様の方法にて（印加する電圧の極性のみを反転することによって）除去することができる。
【００５１】
以上が、上記の如く構成されるフルカラープリンタ01における画像形成プロセスであるが、当該フルカラープリンタでは、画像のプリント動作を繰り返すと、現像装置41, 42, 43, 44内のイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが徐々に消費されるため、当該現像装置41, 42, 43, 44によって現像される各色のトナー像の濃度を測定して、適宜トナーを補給する必要がある。また、上記電子写真方式のフルカラープリンタ01では、静電気を利用しているため、環境変動や経時変化によって画像濃度が変動しやすい。このため、環境変動や経時変化等に対して、プロセスを制御するように構成されている。
【００５２】
その方法の一つとして、現像装置41, 42, 43, 44内の各色のトナー濃度を直接測定するのではなく、感光体や中間転写体、あるいは用紙への転写ロール、転写ベルト等の画像濃度検出媒体の表面に、濃度検出用の基準トナー像を形成し、その濃度を光学濃度センサで検出し、トナーの補給や画像形成条件等を制御する方法がある。
【００５３】
そこで、この実施の形態では、像担持体上に第一および第二の基準トナー像を形成する形成手段と、前記第一および第二の基準トナー像の光学濃度を検出する濃度検出手段と、前記第一の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第一の目標濃度との差に基づいて画像形成条件を算出する第１の算出手段と、前記第二の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第二の目標濃度との差に基づいて二成分現像手段への現像剤の補給量を算出する第２の算出手段と、を備えた二成分現像剤を用いた画像形成装置において、前記第一の基準トナー像の濃度検出手段による検出濃度と第一の目標濃度との差に基づいて、前記第一の算出手段によって算出された画像形成条件が、所定の範囲を越えている場合に、前記第二の目標濃度を変更するように制御する制御手段を設けるように構成されている。
【００５４】
また、この実施の形態では、前記第一の基準トナー像は、直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスによって現像し、前記第二の基準トナー像は、直流バイアスのみからなる現像バイアスによって現像するように構成されている。
【００５５】
すなわち、この実施の形態では、最終転写ロール60や二次中間転写ドラム53等の画像濃度検出媒体上において、その軸方向の同じ位置に、プロセス方向には位置をずらして、画像濃度検出用の第１及び第２の基準トナー像をそれぞれ形成することにより、１つの濃度検出手段で各色の第１及び第２の基準トナー像の光学濃度を検出することができるように構成されている。
【００５６】
感光体ドラム11, 12, 13, 14上で第１及び第２の基準トナー像を検出するには、各感光体ドラム11, 12, 13, 14に対して、つまり４つの濃度検出手段が必要となってしまう。第１及び第２の一次中間転写ドラム51,52 上であれば、２つの濃度検出手段で良い。二次中間転写ドラム53上あるいは最終転写ロール60上であれば、１つの濃度検出手段で良い。また、第１及び第２の基準トナー像で画像濃度を制御する場合、下流のプロセスの方が用紙に近い条件となるので好ましい。つまり、二次中間転写ドラム53、更に好ましくは最終転写ロール60を、第１及び第２の基準トナー像の濃度を検出する画像濃度検出媒体とするのが良い。
【００５７】
この実施の形態では、図３に示すように、最終転写ロール60上に第１及び第２の基準トナー像を転写し、当該最終転写ロール60上に転写された第１及び第２の基準トナー像の濃度を、濃度検出手段としての光学濃度センサ100 で検出するように構成されている。
【００５８】
上記第１の基準トナー像は、非画像領域ここでは画像を形成していないタイミングで、画像形成時と同じ帯電、露光、現像、転写条件で、通常の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃin３３％の10×12ｍｍのものを、図４に示すように、最終転写ロール60上に3 ｍｍの間隔で形成するようになっている。ここで、第１の基準トナー像200 の画像濃度がＣin３３％に設定されているのは、当該第１の基準トナー像200 をレーザ光学ユニット03で万線スクリーンを用いて形成する際に、万線スクリーンを３本のうち１本、つまり１／３の画像濃度で画像露光することにより、容易に形成することができるからである。
【００５９】
また、上記第２の基準トナー像201 は、非画像領域ここでは画像を形成していないタイミングで、画像形成時と同じ帯電、露光、転写条件で、画像形成時とは異なり、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧（ＤＣのみ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃin１００％の10×12ｍｍのものを、図５に示すように、最終転写ロール60上に3 ｍｍの間隔で形成するようになっている。
【００６０】
ここで、第２の基準トナー像201 を作像する際に、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧（ＤＣのみ）を使用する理由は、次の通りである。本発明の実施の形態は、第１の基準トナー像で画像濃度の補正を行い、第２の基準トナー像でトナー濃度（ＴＣ）の補正を行うように構成したものである。その際、両基準トナー像に使用するトナー量は、以下の理由で少ない（濃度が低い）方が好ましい。即ち、光学濃度センサ100 の感度が濃度の濃いところでは敏感ではなく、光学濃度センサ100 で濃度測定後の基準トナー像を清掃する際の負担が少なく、又無駄な（画像形成に寄与しない）トナーの使用は少ないほうが良いためである。
【００６１】
ところで、第１の基準トナー像は、上記の通り画像濃度の補正を行うという目的上、実際に画像を出力するときの現像バイアスで基準トナー像を作成しないと、基準トナー像の濃度のばらつき等による誤差が大きくなってしまう。また、画像出力に使用する現像バイアスでＣｉｎ１００％の基準トナー像を作ると、トナーの消費量が増加するため、上記の理由のようにトナー使用量を減らすことを目的にＣｉｎを３３％まで落としている。
【００６２】
一方、第２の基準トナー像は、トナー濃度（ＴＣ）の補正を行うために作る基準トナー像であり、当該基準トナー像はＣｉｎ１００％が最も望ましい（電子写真の特性上画像のエッジ部にトナーが集中しやすいので、Ｃｉｎ１００％以外の画像ではトナー濃度にばらつきが出やすい）。そのため、トナー使用量を減らすためには、現像バイアスを下げる方法を採るが、ＡＣ＋ＤＣ現像でＤＣのみを下げていくと、あるところから画像を現像するのが困難となる。そこで、現像バイアスのＡＣ（Ｖｐ−ｐ）の方も下げていくと、また現像できるようになる。つまり、低いＤＣバイアスで現像するためには、ＡＣも下げる必要があり、究極的にはＤＣ現像が好ましいことになる。
【００６３】
上記光学濃度センサ100 は、図６に示すように、最終転写ロール60の軸方向の中央部に、当該最終転写ロール60の外周において、半径方向の延長線上に位置するように配置されている。この光学濃度センサ100 は、ホルダ101 内に固定した状態で取り付けられている。また、最終転写ロール60の下部には、ブレード状の最終クリーニング部材801 を備えたクリーニング装置80が配設されている。なお、図６中、802 はトナー回収ボックス、803 は最終転写ロール60の支持フレーム、804 は支持フレーム803 に設けられた除電器、805 はバイアスプレートをそれぞれ示している。
【００６４】
また、上記光学濃度センサ100 は、図７に示すように、鏡面反射光を検知する鏡面反射型のセンサとなっており、最終転写ロール60表面の検知位置に対して、所定の入射角度φだけ傾斜して配置されたＬＥＤ等からなる発光素子102 と、この発光素子102 から最終転写ロール60表面の検知位置に照射され、当該検知位置から正反射される鏡面反射光を検知するため、最終転写ロール60表面の検知位置に対して、前記所定の入射角度と等しい反射角度だけ傾斜して配置されたフォトトランジスタ等からなる受光素子103 とから構成されている。
【００６５】
なお、上記光学濃度センサ100 としては、図８に示すように、拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用いてよい。また、鏡面反射型のセンサと拡散反射型のセンサの双方を用いても良い。この場合には、鏡面反射成分と散乱光成分の両方の値に基づいてトナー濃度を検知することにより、トナー濃度の検知精度を一層向上させることが可能となる。
【００６６】
図９はこの実施の形態に係る画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【００６７】
図９において、300 は光学濃度センサ100 の検知結果に基づいて、現像装置41, 42, 43, 44のトナー濃度の制御や、現像バイアス電圧などの画像形成条件を制御するＣＰＵ等からなる第１及び第２の算出手段及び制御手段としてのプリンタエンジン制御回路、301 はプリンタエンジン制御回路300 からの出力信号に基づいて、現像装置41, 42, 43, 44に印加する現像バイアス電圧Ｖbiasを発生する現像バイアス発生回路、302 はプリンタエンジン制御回路300 からの出力信号に基づいて、各現像装置41, 42, 43, 44に対応する色のトナーボックス04Y,04M,04C,04K から、ディスペンスモータ303Y,303M,303C,303K を駆動してトナーを供給するトナー供給回路、304 は光学濃度センサ100 の検知結果に基づいて、テストパッチ200,201 の濃度を判定する濃度判定回路、305 は温度や湿度等の環境条件を検知する環境センサをそれぞれ示すものである。
【００６８】
なお、この実施の形態では、電源回路の簡略化に伴うコストダウン等のため、各感光体ドラム11, 12, 13, 14の帯電電位がすべて同一の値となるように設定制御されている。
【００６９】
以上の構成において、この実施の形態に係る画像形成装置では、次のようにして、現像手段からのトナーの噴き出し等を確実に防止することができるとともに、現像バイアスの制御範囲が制限されている場合であっても、各色の濃度バランスを安定させることができ、プロセスブラックの色味の変化を抑えたり、画像の再現性を向上させることが可能となっている。
【００７０】
すなわち、この実施の形態に係るフルカラープリンタでは、図１０に示すように、プリントジョブを開始する前に、まず、制御回路300 は、第１及び第２の基準トナー像が転写されていない状態で、最終転写ロール60の表面を光学濃度センサ100 で検知し、このときの光学濃度センサ100 の出力Ｖcln を記憶しておく（ステップ１０１）。次に、制御回路 300は、画像形成時と同じ帯電、露光、現像、転写条件で、通常の直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧（ＤＣ＋ＡＣ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃin33％の10×12ｍｍの第１の基準トナー像200 を、図４に示すように、最終転写ロール60上に3 ｍｍの間隔で形成する（ステップ１０２）。上記第１の基準トナー像200 を形成する条件は、図１１に示すように、上述したごとく、画像形成時と同じ感光体ドラムの帯電電位Ｖh 、画像露光に伴う感光体ドラムの表面電位Ｖ33、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧の直流成分Ｖdcに設定されている。
【００７１】
その後、上記最終転写ロール60上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の第１の基準トナー像200 中を、図１２（ａ）又は図１２（ｂ）に示すように、光学濃度センサ100 で0.5 ｍｍのピッチで１６点検知して平均値Ｖpatch を求める（ステップ１０３）。なお、ここでは、図１２（ａ）に示すように、鏡面反射型の光学濃度センサ100 を用いている。そして、各色の平均値を最終転写ロール60の素面の値で割った比Ｖpatch ／Ｖcln を、濃度の代用値とする（ステップ１０４）。ここで、最終転写ロール60の表面の値との比をとるのは、当該最終転写ロール60表面の反射率の変動やＬＥＤ発光量変動を補正するためである。
【００７２】
この結果、各色に対してＶpatch ／Ｖcln を所定値と比較し（ステップ１０５）、求めたテストパッチの濃度が所定の濃度より低い場合は、その差に応じて現像バイアスのＤＣの絶対値を上げて、図１１（ｂ）に示すように、現像性を向上させる（ステップ１０６）。こうすることにより、図１１（ｂ）に示すように、現像装置の現像ロールと感光体ドラム上の静電潜像の画像部との間に形成される現像方向の電界が大きくなり、現像されるトナー量が増加し、画像濃度が上昇する。
【００７３】
反対に、求めたテストパッチの濃度が所定の濃度より高い場合は、その差に応じて現像バイアスのＤＣの絶対値を下げて、図１１（ｃ）に示すように、現像性を低下させる（ステップ１０８）。こうすることにより、図１１（ｃ）に示すように、現像装置の現像ロールと感光体ドラム上の静電潜像の画像部との間に形成される現像方向の電界が小さくなり、現像されるトナー量が減少し、画像濃度が低下する。その際、現像バイアスの供給電圧の調整量は、検出された第１の基準トナー像の濃度により決定される。
【００７４】
ここでは、現像バイアスへの供給電圧を調整しているが、画像の濃度あるいは階調性を調整するものであればよい。感光体ドラムの帯電電位、露光条件や画像の階調特性を調整してもよいし、現像ロールと感光体ドラムの周速比を調整してもよい。また、これらを組み合わせても良い。
【００７５】
次に、制御回路 300は、プリントジョブが終了した後など所定のタイミングで、あらかじめ設定した帯電、露光、転写条件で、画像形成時とは異なり、直流電圧のみからなる現像バイアス電圧（ＤＣのみ）を用いて、イエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色につき、画像濃度Ｃin100 ％の10×12ｍｍの第２の基準トナー像201 を、図５に示すように、最終転写ロール60上に3 ｍｍの間隔で形成する。
【００７６】
その後、上記最終転写ロール60上に形成されたイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の第２の基準トナー像201 中を、図１２（ａ）又は図１２（ｂ）に示すように、光学濃度センサ100 で0.5 ｍｍのピッチで１６点検知して平均値Ｖpatch を求める。なお、ここでは、図１２（ａ）に示すように、鏡面反射型の光学濃度センサ100 を用いている。そして、各色の平均値を最終転写ロール60の表面の値で割った比Ｖpatch ／Ｖcln を、濃度の代用値とする。ここで、最終転写ロール60の表面の値との比をとるのは、当該最終転写ロール60表面の反射率の変動やＬＥＤ発光量変動を補正するためである。
【００７７】
この結果、制御回路 300は、各色に対してＶpatch ／Ｖcln を所定の目標値と比較し、測定された第２の基準トナー像201 の濃度に基づいて、現像装置41, 42, 43, 44内のトナー濃度を推定し、図９に示すように、ディスペンスモータ303Y,303M,303C,303K の回転量などをコントロールする。
【００７８】
ところで、上記制御回路 300は、測定された第２の基準トナー像201 の濃度に基づいて、ディスペンスモータ303Y,303M,303C,303K の回転量をコントロールする際に、次のような制御を実行する。
【００７９】
図１は本実施の形態に係る画像形成装置の制御動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、大きく三つのブロックに分けることができる。
【００８０】
第１のブロックは、上記の如く第１の基準トナー像に基づいて制御された各色の現像バイアスＶｄｃの平均値Ｖａｖｅが、あらかじめ設定された目標電位の範囲を超えた場合に、目標電位の範囲内になるように、トナー濃度制御における目標値に付加される補正値であるＴＣ補正値を変更するためのものである。また、第２のブロックは、各色の現像装置41, 42, 43, 44における現像剤の帯電特性や現像特性に応じ、各色の現像バイアスの平均値Ｖａｖｅに対して、各色の現像バイアスＶｄｃが目標電位の範囲内に入るようにトナー濃度補正値を変更するためのものである。さらに、第３のブロックは、第１、第２のブロックで変更したトナー濃度補正値をチェックし、当該トナー濃度の補正値が一定の範囲内に収まるように調整するなど、最終的な補正を施すためのものである。
【００８１】
上記第１ブロックでは、図１に示すように、制御回路300 によって、第一の基準トナー像の光学濃度と目標濃度との差に基づいて算出された各色の画像形成条件（現像バイアスや露光量など）の平均値Ｖａｖｅが求められ、当該現像バイアスの平均値Ｖａｖｅと目標電位の範囲が比較される（ステップ２１１、２１２）。
【００８２】
つまり、制御回路300 は、図４に示すように、最終転写ロール60上にイエロー（Ｙ）、マジェンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の第１基準トナー像200 を形成し、当該第１基準トナー像200 の濃度を光学濃度センサ100 によって検出する。そして、上記制御回路300 では、第１基準トナー像の光学濃度と目標濃度との差に基づいて、各色の現像バイアスの直流成分ＶｄｃＹ、ＶｄｃＭ、ＶｄｃＣ、ＶｄｃＫが算出されるとともに、当該各色の現像バイアスの直流成分ＶｄｃＹ、ＶｄｃＭ、ＶｄｃＣ、ＶｄｃＫの平均値Ｖａｖｅ（＝（ＶｄｃＹ＋ＶｄｃＭ＋ＶｄｃＣ＋ＶｄｃＫ）／４）が算出される。さらに、この制御回路300 では、現像バイアスの直流成分ＶｄｃＹ、ＶｄｃＭ、ＶｄｃＣ、ＶｄｃＫの平均値Ｖａｖｅと目標電位の範囲とが比較される（ステップ２１１、２１２）。
【００８３】
上記現像バイアスの直流成分の目標電位の範囲は、図１２に示すように、環境条件を示す相対湿度によって異なり、目標電位として設定された目標値に対して上限値と下限値の範囲を持つように設定されている。この図１２において、中央のプロットが目標電位であり、上側のプロットが上限値を、下側のプロットが下限値をそれぞれ示している。なお、上記現像バイアスの直流成分は、例えば、図１２の右側の縦軸に示すように、デジタル値に置き換えられて制御される。
【００８４】
この実施の形態では、図２及び図９に示すように、プリンタ内の相対湿度を環境センサ305 によって検知し、当該環境センサ305 によって検知された相対湿度に応じて、現像バイアスの直流成分の目標電位の範囲を、図１２に示すように決定している。
【００８５】
なお、現像バイアスは負極性であるが、ここでは説明を簡単にするために絶対値の大きさで説明する。従って、現像バイアスを上げるとは、現像バイアスの絶対値の大きさを大きくすることを意味し、現像バイアスを下げるとは、現像バイアスの絶対値の大きさを小さくすることを意味する。
【００８６】
まず、制御回路300 は、図１に示すように、現像バイアスの平均値であるＶａｖｅｒａｇｅが、所定の範囲内つまり、目標電位の上限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ（％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｈ以下であり、且つ、目標電位の下限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ  （％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｌ以上である場合には、トナー濃度の補正値であるＴＣ補正値  （Ｙ）、ＴＣ補正値（Ｍ）、ＴＣ補正値（Ｃ）、ＴＣ補正値（Ｋ）を変更せず、あらかじめ決められた所定の値を使用する。
【００８７】
また、制御回路300 は、現像バイアスの平均値であるＶａｖｅｒａｇｅが、目標電位の上限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ（％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｈを越えている場合には、全色のトナー濃度の補正値であるＴＣ補正値（Ｙ）、ＴＣ補正値（Ｍ）、ＴＣ補正値（Ｃ）、ＴＣ補正値（Ｋ）から、あらかじめ設定された値である補正ステップ数ＳＡＤ２ＴＣ＿ＡＬＬ＿ＭＩＮＵＳが差し引かれて、トナー濃度が増加（トナーの帯電量が減少）する方向に修正され、トナー濃度の増加に伴って現像性が変化し、結果として現像バイアスの平均値が下がる方向に制御する（ステップ２１３）。
【００８８】
さらに、制御回路300 は、現像バイアスの平均値であるＶａｖｅｒａｇｅが、目標電位の下限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ（％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｌ未満である場合には、全色のトナー濃度の補正値として、あらかじめ設定された補正ステップ数ＳＡＤ２ＴＣ＿ＡＬＬ＿ＰＬＵＳが加算され、トナー濃度が減少（トナーの帯電量が増加）する方向に修正され、トナーの帯電量の増加に伴って現像性が低下し、結果として現像バイアスの平均値Ｖａｖｅが上がる方向に制御する（ステップ２１４）。なお、補正ステップ数ＳＡＤ２ＴＣ＿ＡＬＬ＿ＭＩＮＵＳ、及びＳＡＤ２ＴＣ＿ＡＬＬ＿ＰＬＵＳは、例えば、いずれも「２」程度に設定されるが、他の値であっても勿論良い。
【００８９】
次に、第２のブロックについて説明すると、この第２のブロックでは、感光体ドラム11, 12, 13, 14の帯電電位が共通に設定されている装置の制限から、各色の現像装置41, 42, 43, 44の現像電位は、現像バイアスの平均値Ｖａｖｅに対して一定範囲内（例えば±２０・以内）に制限する必要がある。そのため、現像剤の状態によっては、画像形成条件で算出された現像バイアスが、この範囲を超えてしまう場合がある。
【００９０】
しかし、現像バイアスの制御範囲には、上述したような制限があるため、算出された現像バイアスは、所定の範囲内に抑える必要がある。これはトナー濃度が望ましい範囲内に無いことを意味し、そのままでは、現像バイアスを補正しても色味のバランスが保証されない虞れがある。
【００９１】
そこで、制御回路300 では、算出される現像バイアスが所定の範囲内に入るように、且つ現像バイアスのバランスを維持するように、該当する色の現像剤のトナー濃度を調整する必要がある。
【００９２】
まず、制御回路300 は、算出される各色の現像バイアスＶｄｃ（ｃｏｌｏｒ）が、所定の範囲内、つまり目標電位の下限値であるＶａｖｅｒａｇｅ−ＭＩＮ（ｃｏｌｏｒ）以上であり、且つ、目標電位の上限値であるＶａｖｅｒａｇｅ−ＭＡＸ（ｃｏｌｏｒ）以下である場合には、決定されたトナー濃度の補正値であるＴＣ補正値（ｃｏｌｏｒ）を変更せず、そのまま使用する（ステップ２２１、２２２）。
【００９３】
また、上記制御回路300 は、算出される何れかの色の現像バイアスＶｄｃ（ｃｏｌｏｒ）が、目標電位の下限値であるＶａｖｅｒａｇｅ−ＭＩＮ（ｃｏｌｏｒ）未満である場合には、トナー濃度の補正値であるＴＣ補正値（ｃｏｌｏｒ）として、あらかじめ設定された補正ステップ数ＳＡＤ２ＴＣ＿ＣＯＬＯＲ＿ＰＬＵＳが加算され、トナー濃度が減少（トナーの帯電量が増加）する方向に修正され、結果として該当色の現像バイアスの値が上がる方向に制御する（ステップ２２３）。
【００９４】
さらに、上記制御回路300 は、算出される何れかの色の現像バイアスＶｄｃ（ｃｏｌｏｒ）が、目標電位の上限値であるＶａｖｅｒａｇｅ−ＭＡＸ（ｃｏｌｏｒ）を越えている場合には、トナー濃度の補正値であるＴＣ補正値（ｃｏｌｏｒ）として、あらかじめ設定された補正ステップ数ＳＡＤ２ＴＣ＿ＣＯＬＯＲ＿ＭＩＮＵＳが差し引かれ、結果としてトナー濃度が増加（トナーの帯電量が減少）する方向に修正され、結果として該当色の現像バイアスが下がる方向に制御する（ステップ２２４）。
【００９５】
また、上記各色の現像装置41, 42, 43, 44で使用する現像剤の帯電特性が異なる場合がある。この実施の形態で使用する現像剤は、下記に示す特性を有している。
帯電特性                              Ｙ＜Ｃ，Ｋ＜Ｍ
単位トナー量の画像濃度（ＳＡＤ）      Ｍ，Ｋ＜Ｙ＜Ｃ
【００９６】
これは、マジェンタとブラックの現像剤は、濃度が非常に出し難く、イエローとシアンは、濃度が非常に出し易いことを意味している。そのため、現像バイアスの平均値Ｖａｖｅに対してマジェンタとブラックが低い場合には、トナー濃度が更に高く制御され、トナー噴き出しが発生することが予想される。一方、現像バイアスの平均値Ｖａｖｅに対してイエローとシアンが高い場合には、トナー濃度が更に低く制御され、オーガーマークが現れる可能性がある。そのため、現像バイアスの平均値Ｖａｖｅに対して各色の現像電位をバランスよく制御することが望ましい。
【００９７】
そこで、この実施の形態では、図１４に示すように、現像剤の特性を考慮した現像バイアスの目標範囲を設定することが非常に重要である。イエローおよびシアンの現像バイアスは、平均値Ｖａｖｅに対して−１８〜０Ｖの範囲内で１３段階に、マジェンタおよびブラックの現像バイアスは、０Ｖ〜＋１８Ｖの範囲内で１３段階に入るようにトナー濃度制御におけるＴＣ補正値を調整することにより、環境が変動した場合でも、過剰なトナー濃度とならず、更にオーガーマークが発生しない画像形成装置を構成することが可能となっている。
【００９８】
さらに、この実施の形態では、追加されている機能として、現像バイアスの下限値Ｖａｖｅｒａｇｅ−ＭＩＮ（ｃｏｌｏｒ）を下回った場合には、トナー濃度が濃すぎると判断できるので、続く印字シーケンスで補給されるトナー量を極力減らすように設定し、トナーを補給しないように設定することで、極力速く現像バイアスが所定の範囲内に修正されるように構成されており、その結果、短時間で安定した画像が得られるようになっている（ステップ２２５）。
【００９９】
なお、上記実施の形態では、現像剤の現像特性等に応じて、イエローおよびシアンの現像バイアスは−１８〜０Ｖの範囲内で、マジェンタおよびブラックの現像バイアスは０Ｖ〜＋１８・の範囲内で制御するように構成されているので、各色の現像剤の現像特性のバランスを維持しつつ、所定の範囲内に制御することが可能となっている。
【０１００】
次に、第３のブロックについて説明すると、この第３のブロックでは、トナー濃度の補正値の調整によって、比較されるトナー濃度の目標値（＝初期のトナー濃度の目標値＋ＴＣ補正値）と、第２の基準トナー像の読み値が大きくずれる場合がある。特に、トナー濃度を低下させるためにトナー濃度の補正値が大きく変更されるような場合には、その後にプリントされる画像が低濃度であると、トナーが殆ど消費されないので、トナー濃度が変化しない。そのため、更にトナー濃度の補正値が大きくなる方向に変更されてしまう虞れがある。
【０１０１】
そこで、これを防止するため、まず、トナー濃度の補正値そのものに上下限値が設定されている。
【０１０２】
制御回路300 では、上記の如く決定されたトナー濃度のＴＣ補正値（Ｃｏｌｏｒ）が、補正値の下限値である−４０未満である場合には、当該色のトナー濃度の補正値として、あらかじめ設定されたトナー濃度の補正値である−４０（０ｘＤ８）が設定され（ステップ３１１、３１３）、トナー濃度のＴＣ補正値（Ｃｏｌｏｒ）が、補正値の上限値である１１２を越えている場合には、当該色のトナー濃度の補正値として、あらかじめ設定されたトナー濃度の補正値である１１２（０ｘ７０）が設定される（ステップ３１２、３１４）。
【０１０３】
さらに、この実施の形態では、次回のトナー濃度制御時に比較されるトナー濃度の目標値が、前回のトナーパッチの読み値と規定ステップ以上離れすぎないようにするために、フローチャート中のステップ３２１及び３２２の処理が行われる。
【０１０４】
即ち、制御回路300 では、トナー濃度のＴＣ補正値（Ｃｏｌｏｒ）が、前回の基準トナー像の読み値と目標値の差に対して３２を減算した値ＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値−３２未満である場合には、当該色のトナー濃度の補正値ＴＣ補正値として、ＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値−３２が採用される（ステップ３２１、３２３）。
【０１０５】
また、制御回路300 では、トナー濃度のＴＣ補正値（Ｃｏｌｏｒ）が、前回の基準トナー像の読み値と目標値の差に対して３２を加算した値ＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値＋３２を越える場合には、当該色のトナー濃度のＴＣ補正値として、ＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値＋３２が採用される（ステップ３２２、３２４）。
【０１０６】
その後、上記制御回路300 では、上記の如く決定されたトナー濃度の補正値であるＴＣ補正値に基づいて、第２の基準トナー像の検出濃度を比較する目標値が補正される。
【０１０７】
このように、上記実施の形態では、上述したように、制御回路300 において、第１の基準トナー像200 の検出濃度が目標濃度と比較され、現像バイアスの直流電圧Ｖｄｃの補正値が算出されるとともに、当該各色の現像バイアスの直流電圧Ｖｄｃの平均値Ｖａｖｅｒａｇｅが算出される。上記制御回路300 では、図１に示すように、現像バイアスの平均値であるＶａｖｅｒａｇｅが、所定の範囲内つまり、目標電位の上限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ（％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｈ以下であり、且つ、目標電位の下限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ（％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｌ以上である場合には、トナー濃度の補正値であるＴＣ補正値（Ｙ）、ＴＣ補正値（Ｍ）、ＴＣ補正値（Ｃ）、ＴＣ補正値（Ｋ）を変更しない。
【０１０８】
また、制御回路300 では、図１に示すように、現像バイアスの平均値であるａｖｅｒａｇｅが、目標電位の上限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ（％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｈを越えているか、目標電位の下限値であるＳＡＤ＿ＡＶＥ＿ＴＧＴ（％）＋ＴＡＲＧＥＴ＿Ｌ未満である場合には、全色のトナー濃度の補正値として、あらかじめ設定されたマイナスの補正ステップ数ＳＡＤ２ＴＣ＿ＡＬＬ＿ＭＩＮＵＳ、又はあらかじめ設定されたプラスの補正ステップ数ＳＡＤ２ＴＣ＿ＡＬＬ＿ＰＬＵＳが設定され、結果としてトナー濃度が増加（トナーの帯電量が低下）する方向、又はトナー濃度が減少（トナーの帯電量が増加）する方向に修正され、結果として現像バイアスの平均値が下がる方向又は上がる方向に制御される。
【０１０９】
また、いずれか１つの現像装置41, 42, 43, 44でも現像バイアスの直流成分Ｖｄｃが下限値Ｖａｖｅｒａｇｅ−ＭＩＮ（ｃｏｌｏｒ）を下回るか、上限値Ｖａｖｅｒａｇｅ−ＭＡＸ（ｃｏｌｏｒ）を越えている場合には、該当色の補正値からあらかじめ設定された値ＳＡＤ２ＴＣ＿ＣＯＬＯＲ＿ＰＬＵＳを加算されるか、又はＳＡＤ２ＴＣ＿ＣＯＬＯＲ＿ＭＩＮＵＳを減算されることにより、画像形成の際のトナー補給量が、結果としてトナー量が低下、又はトナー補給の休止、あるいはトナー量を増加する方向に制御され、結果として該当色の現像バイアスが上がる方向、又は下がる方向に制御される。
【０１１０】
さらに、上記の如く決定されたトナー濃度の補正値が、予め設定された下限値−４０を下回った場合には、トナー濃度の補正値が−４０に設定されるとともに、予め設定された上下値１１２を越えた場合には、トナー濃度の補正値が１１２設定される。
【０１１１】
また、上記の如く決定されたトナー濃度のＴＣ補正値（Ｃｏｌｏｒ）が、前回のトナーパッチの読み値と目標値の差に対して３２を減算した値ＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値−３２未満であるか、又は前回のトナーパッチの読み値と目標値の差に対して３２を加算した値ＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値＋３２を越える場合には、当該色のトナー濃度の補正値ＴＣ補正値として、ＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値−３２、又はＴＣＰａｃｈ読み値−ＴＧＴ値＋３２が採用される。
【０１１２】
このように、上記の如く決定されたトナー濃度の補正値を、所定の範囲を越えた場合には、予め所定の値に制限するように構成されているので、第２の基準トナー像の検出濃度と比較される目標濃度が過剰に変更されるのを防止することができる。
【０１１３】
そのため、上記実施の形態によれば、現像装置41, 42, 43, 44からのトナーの噴き出し等を確実に防止することができるとともに、現像バイアスの制御範囲が制限されている場合であっても、各色の濃度バランスを安定させることができ、プロセスブラックの色味の変化を抑えたり、画像の再現性を向上させることが可能となっている。
【０１１４】
実験例
次に、本発明者らは、富士ゼロックス（株）社製のプリンタ、製品名「ＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣ１６１６」を４台使用して、各種の環境下において、図１に示すような制御を実施し、各色の現像装置41, 42, 43, 44の現像バイアスの直流成分がどのように変化するかを確認する実験を行なった。
【０１１５】
図１５は上記実験例の結果を示すグラフである。
【０１１６】
この図１５から明らかなように、本発明を適用した場合には、いずれのプリンタにおいても、各色の現像装置41, 42, 43, 44の現像バイアスの直流成分が、上限値と下限値の間に入っており、現像装置41, 42, 43, 44からのトナーの噴き出し等を確実に防止することができるとともに、現像バイアスの制御範囲が制限されている場合であっても、各色の濃度バランスを安定させることができ、プロセスブラックの色味の変化を抑えたり、画像の再現性を向上させることができることがわかった。
【０１１７】
なお、図１５において、高温Ｈ／高湿Ｈは、温度２８℃、相対湿度８５％、中温Ｎ／中湿Ｎは、温度２２℃、相対湿度５５％、低温Ｌ／低湿Ｌは、温度１０℃、相対湿度１５％、中温Ｎ／低湿Ｌは、温度２０℃、相対湿度１０％、低温Ｌ／高湿Ｈ環境は、温度１０℃、相対湿度８５％、高温Ｈ／低湿Ｌ環境は、温度２８℃、相対湿度３０％の環境をそれぞれ示している。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターにおける制御動作を示すフローチャートである。
【図２】図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示す構成図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの画像形成部を示す構成図である。
【図４】図４は第１の基準トナー像を示す模式図である。
【図５】図５は第２の基準トナー像を示す模式図である。
【図６】図６は濃度検出手段を示す構成図である。
【図７】図７は濃度検出手段を示す概略構成図である。
【図８】図８は濃度検出手段を示す概略構成図である。
【図９】図９はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターの制御回路を示すブロック図である。
【図１０】図１０は第１、第２の基準トナー像の濃度検出動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は現像装置における現像バイアスの制御動作を示す説明図である。
【図１２】図１２は濃度検出手段における第１、第２の基準トナー像の濃度検出動作を示す説明図である。
【図１３】図１３は現像装置における現像バイアスの目標電位を示すグラフである。
【図１４】図１４は現像装置における現像バイアスの制御動作を示す説明図である。
【図１５】図１５はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターにおける実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１９】
１００：光学濃度センサ、２００：第１の基準トナー像、２０１０：第２の基準トナー像、３００：制御回路。
【図１】
2006017918.tif 000003
【図２】
2006017918.tif 000004
【図３】
2006017918.tif 000005
【図４】
2006017918.tif 000006
【図５】
2006017918.tif 000007
【図６】
2006017918.tif 000008
【図７】
2006017918.tif 000009
【図８】
2006017918.tif 000010
【図９】
2006017918.tif 000011
【図１０】
2006017918.tif 000012
【図１１】
2006017918.tif 000013
【図１２】
2006017918.tif 000014
【図１３】
2006017918.tif 000015
【図１４】
2006017918.tif 000016
【図１５】
2006017918.tif 000017